减速器下壳体接合面铣削专用夹具设计及工艺设计

减速器下壳体接合面铣削专用夹具设计及工艺设计【内容摘要】立式铣床是平面铣削加工的常用设备，本文主要针对立式铣床中的减速器下壳体接合面铣削工序而设计专用夹具。从零件的作用分析、工艺分析、工艺流程设计、机械加工余量的选择到工艺计算、夹具结构的初步构思，再到最后的夹具装配图的绘制而最终确定夹具的具体结构及尺寸，显示了一个完整的设计过程。夹具设计的重点是如何在确保加工质量的前提下使得夹具结构尽量简单，操作省力高效，制造成本低廉。根据零件结构特性，本夹具采用组合定位方式，将工件的六个自由度完全限制，以确保平面的加工精度。【关键词】立式铣床 减速器 工艺分析 工序流程 夹具设计 目 录1.设计目的、内容及要求12.零件的分析22.1零件作用分析22.2零件的工艺分析23.工艺规程设计33.1基面的选择33.2制定机械加工工艺路线33.3工艺方案比较与分析44.毛坯材料及尺寸、加工余量及工序尺寸的确定54.1毛坯材料及尺寸54.2加工余量54.3工序尺寸55.确定切削用量及基本工时76.夹具设计87.选择加工设备108.刀具选择109.量具选择1110.实习心得1111.参考文献1217 / 181.1设计目的机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学、进行生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求我们通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。我们通过机械制造工艺课程设计，应在下述各方面得到锻炼： 1）能熟练运用机械制造工艺学课程中基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2）提高结构设计能力。我们通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。1.2设计内容 1）机械加工工艺方案的拟定和分析。 2）工艺规程的拟定。 3）工序设计。 4）夹具方案设计。 5）夹具装配图的设计。 6）设计说明书的撰写。 7）工艺参观实习报告的撰写。1.3设计任务 1）产品零件图 1张 2）机械加工工序卡 1张 3）机械加工工艺过程卡 1张 4）工艺装备（夹具）总装图 1张 5）课程设计说明书 1份2.零件的分析2.1零件作用分析 题目所给定的零件是减速器箱体，它位于整个减速器的外部。它是机器和部件的基础零件，由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，彼此能协调地运动。箱体上的装轴承的支承孔，起固定轴承位置和支撑轴承的作用；上壳体和下壳体的接合面上的螺孔，在合箱时起起着确定位置的作用，保证加工轴承的支承孔的位置精度。2.2零件的工艺分析由零件图可知，该零件的主要加工部位有轴承支承孔、接合面、端面、底座（装配基面）、螺纹孔、螺栓孔等。对这些加工部位的技术要求有：1）减速器箱体、上壳体接合面及机体的底面与接合面必须平行，其误差不超过0.06/1000mmk；2）减速箱体接合面的表面粗糙度Ra值不超过两接合面间隙不超过0.03mm，取0.02mm；3）轴承支承孔的轴线必须在接合面上，其误差不超过0.02mm；4）轴承支承孔的尺寸公差一般为HT，表面粗糙度Ra小于1.6m，圆柱度误差不超过孔径公差的一半，孔距精度允许公差为0.03mm到0.05mm；5）减速箱箱体的底面是安装基准，保证精度为0.2mm；6）减速箱箱体各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差为0.15mm。分析机座、机盖零件图可知：1） 主要孔装 轴承支承孔通常在镗床上镗削；2）主要平面底座的底面和接合面，箱盖的接合面和顶部为孔面，支承孔的端面等，通常在铣床上进行，支承孔端面可以在镗孔同一次安装中加工出来；3） 其他加工其他主要连接孔、螺孔、销钉以及一些特别的凸台面等，通常在钻床上进行。3.工艺规程设计 PDF19到21页3.1基面的选择 基面分为粗基准面和精基准面，其选择是工艺规程设计中的重要设计内容之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.1.1粗基面的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，摆动架以外圆作为粗基准。3.1.2精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择的32mm孔和16mm的孔作为精基准。3.2制定机械加工工艺路线方案一:1）减速器上壳体加工工艺工序 钳工划线工序 粗、半精铣上壳体结合面工序 粗铣窥视孔平面工序 钻、锪上壳体结合面螺栓孔工序 钻、攻窥视孔平面螺纹孔工序 精铣上壳体结合面工序 检验上箱各部分尺寸精度2）减速器下壳体加工工艺工序 粗铣、半精铣下壳体底面工序 粗铣、半精铣下壳体结合面工序 钻、锪下壳体底面螺栓孔工序 精铰底面两工艺孔工序 钻下壳体结合面螺栓孔工序 铣油标孔端面工序 铣放油孔端面工序 钻、攻游标螺纹孔工序 钻、攻放油孔螺纹孔工序 铣油沟槽工序 精铣接合面工序 XII 检验下壳体各部分尺寸精度3）减速器合箱加工工艺工序 合箱工序 钻、铰定位销孔、装定位销工序 精修底面两工艺孔工序 粗、半精镗轴孔，刮端面及倒角工序 钻、攻轴承端面螺纹孔工序 精镗轴孔工序 拆箱，清理毛刺、飞边工序 终检、入库方案二:1）减速器上壳体加工工艺工序 钳工划线工序 粗、半精铣铣上壳体结合面工序 粗铣铣窥视孔平面工序 钻、锪上壳体结合面螺栓孔工序 钻、攻窥视孔平面螺纹孔工序 精铣上壳体结合面工序 检验上箱各部分尺寸精度2）减速器下壳体加工工艺工序 粗铣、半精铣下壳体底面工序 粗铣、半精铣下壳体结合面工序 钻、锪下壳体底面螺栓孔工序 精铰底面两工艺孔工序 钻下壳体结合面螺栓孔工序 铣油标孔端面工序 铣放油孔端面工序 钻、攻游标螺纹孔工序 钻、攻放油孔螺纹孔工序 精铣接合面工序 铣油沟槽工序 XII 检验下壳体各部分尺寸精度3）减速器合箱加工工艺工序 合箱工序 钻、铰定位销孔、装定位销工序 精修底面两工艺孔工序 粗、半精镗轴孔，刮端面及倒角工序 钻、攻轴承端面螺纹孔工序 精镗轴孔工序 拆箱，清理毛刺、飞边工序 终检、入库3.3工艺方案比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：总体上两个方案都是按先加工上、下壳体再合箱的原则进行加工的。方案一是铣油沟槽，然后再精铣接合面；而方案二则与此相反，先精铣接合面,然后铣油沟槽，这时的油沟槽容易保证不被破坏，而且这样有利于去除槽加工后留下的毛刺，因此，选择方案二是比较合理的。确定工艺过程方案，如表3.1表3.1 拟定工艺过程 1）减速器上壳体加工工艺工序号 工序内容钳工划线粗、半精铣铣上壳体结合面粗铣铣窥视孔平面钻、锪上壳体结合面螺栓孔钻、攻窥视孔平面螺纹孔精铣上壳体结合面检验上箱各部分尺寸精度2） 减速器下壳体加工工艺工序号 工序内容粗铣、半精铣下壳体底面粗铣、半精铣下壳体结合面钻、锪下壳体底面螺栓孔精铰底面两工艺孔钻下壳体结合面螺栓孔铣油标孔端面铣放油孔端面钻、攻游标螺纹孔钻、攻放油孔螺纹孔精铣接合面铣油沟槽XII检验下壳体各部分尺寸精度3） 减速器合箱加工工艺工序号 工序内容合箱钻、铰定位销孔、装定位销精修底面两工艺孔粗、半精镗轴孔，刮端面及倒角钻、攻轴承端面螺纹孔精镗轴孔拆箱，清理毛刺、飞边终检、入库4. 毛坯材料及尺寸、加工余量及工序尺寸的确定4.1毛坯材料及尺寸 减速器零件材料为灰铸铁HT200，生产类型为中小批量，用铸造方式生产毛坯。毛坯尺寸：PDF5到6页4.2加工余量PDF21页到22页 根据机械加工工艺设计员手册表5-29，平面尺寸小于等于50mm的灰铸铁毛坯，其平面第一次粗加工余量为1.5mm。由机械加工工艺设计员手册表5-31查得：零件长宽均小于200mm厚度在30至50mm时，粗铣后半精铣的加工余量为1mm。对于零件中要求不高的平面，在粗加工后便能满足要求。4.3工序尺寸 打印稿六 （1）箱体平面的加工 毛坯为实心，孔的加工要求精度介于IT7IT8之间，表面粗糙度为Ra3.2，查机械加工工艺设计员手册表5-21确定工序尺寸及加工余量。 第一次钻孔：15.0mm 第二次钻孔：30.0mm 2Z=15.0mm 车刀镗孔： 31.7mm 2Z=1.7mm 扩孔： 31.75mm 2Z=0.05mm 粗铰： 31.93mm 2Z=0.18mm 精铰： 32H7（2）主轴孔的加工毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械加工工艺设计员手册表5-21确定工序尺寸及加工余量。 钻孔：15.0mm 扩孔：15.85mm 2Z=0.85mm 粗铰：15.95mm 2Z=0.1mm 精铰：16H7 （3）孔系加工 毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械加工工艺设计员手册表5-21确定工序尺寸及加工余量。 钻孔：9.8mm 粗铰：9.96mm 2Z=0.16mm 精铰：10H7 (4) 6mm孔 毛坯为实心，不冲孔，孔的作用为通油孔，表面精度要求不高，故可一次钻出。 （5）螺纹底孔6.8mm 毛坯为实心，不冲孔，孔内精度IT6。查机械加工工艺设计员手册表5-21确定工序尺寸及加工余量。 钻孔：6.7mm 精铰：6.8mm 2Z=0.1mm由机械加工实用技术手册查得：该铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级。根据相关文献取CT=10，MA为G级。查机械加工实用技术手册确定各加工表面的总余量和铸件主要尺寸公差。表4.1 各加工表面的加工总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明27的端面92H4.0顶面降一级，单侧加工16的孔底端面40H3.0底面，孔降一级，双侧加工50的外圆端面45G2.5双侧加工（取下行值）32的孔32H3.0孔降一级，双侧加工35的两端面20G2.5双侧加工（取下行值）16的孔16H3.0孔降一级，双侧加工表4.2 铸件主要尺寸的公差主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT27的端面924.0963.216的孔底端面403432.850的外圆端面455502.832的孔326.0262.635的两端面205252.416的孔166102.25.确定切削用量及基本工时下壳体：工序和5.1选择钻头及机床 本工序为钻螺纹底孔6.8mm，刀具选用高速刚麻花钻。其直径为d0=6.7mm。由切削用量简明手册表2.1及表2.2查得刀具几何形状为：双锥修磨横刃，=23，2=118，21=70, 0=16, =55。选用Z525立式钻床，使用切削液。5.2选择切削用量 1）确定进给量f 由于孔径和深度均不大，宜采用手动。 根据切削用量简明手册表2.7，当铸铁硬度200HBS,d0=6.7mm时，f=0.360.44mm。由于l/d=9.5/6.8=1.39,故应乘孔深系数Klf=1,则f=0.360.44mm/r。 根据机械加工实用技术手册表10-33可知，高速钢钻头加工中等硬度灰铸铁，d0=6.7mm时，f=0.2mm/r。 综上两点，进给量采用f=0.2mm/r，考虑攻螺纹，应乘以系数0.5则mm/r 2）决定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得，当d0=6.7mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，刀具寿命为20min。 3）决定切削速度 由机械加工实用技术手册表10-33查得，高速钢钻头加工中硬度灰铸铁时的切削速度VC=24m/min。根据切削用量简明手册表2.35，确定钻床的实际钻速为960r/min。5.3计算基本工时式中，L=l+y+,l=9.5mm,入切量及超切量由切削用量简明手册表2.29查出y+=3mm。故6.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计第道工序M8-6H螺纹底孔的钻削夹具。本夹具用于Z525立式钻床。刀具为高速麻花钻。6.1问题的提出 本夹具主要用来钻M8-6H的螺纹底孔，在设计夹具时应考虑如何在保证孔的加工质量的前提下提高劳动生产率，降低劳动强度。6.2夹具设计6.2.1定位基准的选择 本工序是加工摆动架M8-6H低孔，出于定位简单和快速装夹的考虑，选择孔32mm和端面为基准定位，采用一面一销定位，底部加一个定位键辅助定位，使工件完全定位，再使用螺母与开口垫圈进行夹紧。6.2.2切削力及夹紧力计算本步加工按钻削估算夹紧力，根据切削用量简明手册表2.32计算钻孔时的轴向力、扭矩。钻削轴向力 ：扭矩 夹紧力为 在计算切削力时， 必须考虑安全系数。安全系数K = K1K2K3K4式中：K1为基本安全系数: 取1.5;K2为加工性质系数: 取1.1;K3为刀具钝化系数: 取1.1;K4为几断续切削系数: 取1.1;K = K1K2K3K4=1.9965则实际夹紧力为 F=KF=1.99656.2.3定位误差分析 定位元件尺寸及公差分析。夹具的主要定位元件为一平面及一短销。定位销的尺寸现规定为与零件内孔基本尺寸相同，即32mm。与工件采用间隙配合，其径向移动不会对孔的位置精度产生影响。从零件图上可知，空的位置与定位基准平面的位置精度要求并不高。故采用一面一销外加辅助键的定位方式足以保证加工精度。6.2.4夹具设计及操作简要说明如前所述，夹具设计应注意提高劳动生产率，故本夹具在工件的夹紧方式上采用了开口垫片。当工件需要拆卸时只要稍微松开螺母，拔出开口垫片，由于工件内孔大于螺母外径，故可将工件直接取出，提高了劳动效率。钻模板上装有快换钻套，可以节省更换钻套的时间，提高生产效率。7.选择加工设备由于生产类型为中小批量，故加工设备以通用机床为主，机床夹具以通用机床专用夹具为主，工件在各机床间的传递由人工完成。根据不同的工序选择相应的机床：工序、 铣32mm、16mm孔端面以及工序中的铣槽因工种相同，可在同一铣床上完成，选用XA6132卧铣铣床；工序 车27mm的上端面和10mm孔和16mm孔的基准面以及相应的倒角操作均应在车床上进行，可选用CA6140车床；工序、应加工孔径角大，故选用加工能力较强的Z550立式铣床；工序、XII中涉及到的孔加工，应孔径较小，可选用Z525立式钻床；工序 鏨2mm沟槽可由钳工完成；8.刀具选择（1）铣平面时，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数Z=10，及直径为d=50mm，齿数z=8；切槽铣刀，直径d=6mm。（2）钻32mm、10mm、16mm的孔选用高速钢麻花钻。（3）扩孔，铰孔及倒角选用专用刀具。（4）车10mm孔和16mm的基准面，刀具为外圆车刀。（5）钻螺纹孔6mm.攻丝M8-6H 用高速钢麻花钻，钳工用丝锥。（6）拉沟槽R3选用专用鏨刀。9.量具选择1选择加工面的量具 用分度值为0.02mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm125mm的外径千分尺。2选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。3选择加工槽所用量具槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为IT14;半精铣时，槽宽为IT13，槽深为IT14。故可选用读数值为0.02mm测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。10.实习心得本次课程设计为摆动架的机械加工工艺规程及夹具设计，最终完成了加工工艺过程卡片一份，工序卡片一份，工件零件图一张，夹具装配图一张，设计说明书一份。设计过程中综合运用机械制造工艺学课程以及其它先修课程的理论和生产实际知识，学习并掌握了如何根据生产批量要求，来进行机加工工艺规程和所用夹具的设计方法，培养了自身解决实际问题的能力。在设计制图和运用设计资料（包括手册、图册、标准和规范等）以及进行经验估算和验算等基本设计技能方面也是进行一次全面训练，提高自己的实际工作能力。除此之外还培养了我们的团队工作意识与方法，从确保设计质量出发，学会工作中的合作与分工。本次课程设计可以看做是一次综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练。在具体设计的过程中,我遇到了很多的困难。我不断给自己提出新的问题，然后跟老师讨论，去论证，提出解决方法，再接着提出新的问题。每一次改进我都收获良多。虽然我的设计作品不是很成熟，及时借鉴前人的很多资料仍然还有很多不足之处，但我实实在在的走完了一个完整的设计该走的每一个过程，在这次课程设计过程中我学到了很多，我感到不论做什么事都要真真正正的用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次的经历能让我在以后的学习生活中不断的成长与进步。最后衷心的感谢古华老师的悉心指导以及给予我帮助的同学们！11.参考文献1.艾兴、肖诗刚 主编. 切削用量简明手册M. 北京：机械工业出版社，2009.2.赵家齐 主编. 机械制造工艺学课程设计指导书M. 北京：机械工业出版社，2012.3.陈宏钧 主编. 机械加工工艺设计员手册M. 北京：机械工业出版社，2009.4.袁黎 主编. 机械加工实用技术手册M. 南京：江苏科学技术出版社，2008.5.王伯平 主编. 互换性与测量技术基础M. 北京：机械工业出版社，2008.6.陈忠良、潘白桦 主编. 机械制图与计算机绘图M. 北京：中国农业出版社，2010.7.陈明 主编. 机械制造工艺学M. 北京：机械工业出版社，2011.8.侯放 主编. 机床夹具图册M. 北京：中国劳动社会保障出版社，2007.